Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Обоснование рациональных параметров исполнительного органа установки для подводной добычи россыпных полезных ископаемых Бондаренко, Андрей Алексеевич

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Бондаренко, Андрей Алексеевич. Обоснование рациональных параметров исполнительного органа установки для подводной добычи россыпных полезных ископаемых : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.05.06.- Днепропетровск, 2000.- 21 с.: ил.

Введение к работе

Актуальность темы. Одним из главных направлений национальной ірограммьі исследований и использования ресурсов Азово-Черноморского эассейна и других районов Мирового океана является создание тромышленно - технологических комплексов по добыче песков и илов с шватории Черного и Азовского морей. Наиболее перспективным, по комплексной оценке, которая объединяет значение для народного созяйства, геологическую изученность и прогнозные запасы, видом юлезных ископаемых Азово-Черноморского бассейна являются лроительный песок и песчано-ракушечные смеси.

Анализ и обобщение мирового опыта разработок подводных месторождений россыпных полезных ископаемых показывает ^еличивающийся интерес к подводным разработкам в развитых странах, имеющих выход к морю. Особенно это относится к добыче песка и -равия для строительных нужд. Для разработок применяются различные зиды грунтозаборных устройств, однако всем им присущи некоторые недостатки. Так подводная добыча россыпных полезных ископаемых с применением существующих конструкций грунтозаборников приводит к негативному воздействию на водную среду вследствие замутнения зодоема, уничтожения поверхностного слоя дна, богатого растительностью л микрофауной. При добыче грунтов из-под поверхности дна -рунтозаборное устройство, ввиду малоизученное протекающих в тоддонной зоне размыва процессов размыва и всасывания, работает не в национальном режиме. Таким образом, актуальность разработки методов засчета рациональных параметров рабочего органа установки для экологически щадящей подводной добычи россыпных полезных ископаемых обусловлена потребностями народного хозяйства.

Связь работы с научными программами, планами, темами. Тема циссертационной работы связана с научным направлением кафедры горных чашин НГА Украины и госбюджетной темой ГП-210 "Обоснование экологически безопасных методов подводной добычи и транспортирования полезных ископаемых из акватории Азово-Черноморского бассейна и других районов Мирового океана" (1997-1999 гг.) номер госрегистрации Nk0197U016029.

Цель работы состоит в разработке методов расчета рациональных іараметров рабочего органа установки для экологически щадящей тодводной добычи россыпных полезных ископаемых.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие іадачи:

1.Обзор и анализ исследований размыва грунта водяной струей. Эбоснование расчетной схемы и метода расчета размеров поддонной зоны эазмыва. 2.Установление основных закономерностей процесса размыва рунта в поддонном забое и экспериментальное определение эмпирических коэффициентов. 3. Теоретические и экспериментальные исследования взаимодействия процессов размыва грунта и всасывания пульпы.

4. Разработка методики расчета параметров системы размыва рабочег органа установки для экологически щадящей подводной добыч россыпных полезных ископаемых.

Объектом исследования является процесс всасывания пульпь полученной в результате размыва несвязного грунта системо разнонаправленных турбулентных водяных струй, протекающий стесненных условиях под поверхностью дна, при добыче россыпны полезных ископаемых с глубин до 100 м.

Предметом исследования является система размыва рабочего орган; представляющая собой систему разнонаправленных форсуної предназначенных для создания размывающих струй.

Идея диссертационной работы заключается в использовании теори струйных потоков и гидродинамических критериев подобия при расчет рациональных значений параметров системы размыва рабочего органа.

Методы исследований. Поставленные задачи решались путе: обобщения и анализа литературных источников, использовани комплексного метода исследований, включающего теоретическое і экспериментальное изучение, стандартных методов и критериев прикладної гидродинамики, анализа фактического материала, полученного в результат лабораторных исследований с внедрением основных результатов практику добычных работ. Экспериментальные исследования проводилис; в лабораторных условиях с использованием специально разработанноі установки. Обработка полученных данных и проверка адекватності аналитических выражений осуществлялись на ПЭВМ в пакетах Excel і MathCad с использованием методов математической статистики.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

  1. Коэффициент расширения турбулентной затопленной водяної струи, работающей по размыву грунта в стесненных условиях поддонноп забоя находится в гиперболической зависимости от числа Рейнольдса і обратно пропорционален относительной крупности грунта.

  2. Длина и ширина зоны размыва, образовавшейся в результат работы турбулентной затопленной водяной струи в поддонном забое определяются соответственно критериями Рейнольдса и Фруда.

  3. Максимальная производительность процесса выемки грунта и: поддонного забоя и стабильность его протекания достижима прі; образовании пульпы с максимально возможной постоянной плотностью и при плавном, без обрушений, опускании грунта в зону размыва.

Научная новизна полученных результатов.

Впервые установлено, что коэффициент расширения струи, истекающей в стесненных условиях поддонного забоя находится в зависимости от числа Рейнольдса и относительной крупности грунта.

Установлены основные закономерности процесса размыва грунта затопленной водяной струей, отличающиеся тем, что они описывают процесс, происходящий в стесненных условиях поддонного забоя, а

расчеты геометрических размеров зоны размыва производятся с ^пользованием критериев Рейнольдса и Фруда.

Установлено рациональное соотношение входящего потока воды и исходящего потока пульпы в зоне размыва при котором наблюдается максимальная производительность процесса выемки грунта и стабильность :го протекания. Зона размыва отличается тем, что она является замкнутой юной искусственного гидравлического массообмена.

Разработан метод расчета параметров системы размыва рабочего эргана для поддонной выемки грунта, отличающийся тем, что в нем ^ггено взаимодействие размывающих струй с массивом грунта и между :обой.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечиваются значительным объемом теоретических и жспериментальных исследований, хорошей сходимостью теоретических и жспериментальных значений коэффициента расширения струи и коэффициента средней скорости возвратного потока, что характеризуется доверительными интервалами ±8%, с доверительной вероятностью 95%, а также результатами испытаний рабочего органа опытно-промышленной юбычной установки.

Научное значение состоит в определении параметров гидравлического эазрыхления несвязных грунтов в стесненных условиях поддонного забоя, і установлении аналитической зависимости для определения коэффициента эасширения струи, получении аналитических зависимостей, позволяющих ірогнозировать изменение геометрических параметров поддонной зоны >азмыва в зависимости от параметров струи, диаметра сопла форсунки и физико-механических свойств размываемого грунта, а также в обосновании >ационального режима работы грунтозаборного устройства.

Практическое значение состоит в разработке научно обоснованной шженерной «Методики расчета параметров системы размыва рабочего >ргана установки для экологически щадящей подводной добычи гассыпных полезных ископаемых» и исходных требований на проектирование рабочего органа добычной установки, в создании рабочего >ргана, спроектированного с использованием указанной методики.

Реализация результатов работы. Результаты выполненных ісследований использованы в научно-исследовательском и проектно-юнструкторском институте машиностроения для добычи твердых полезных гскопаемых Мирового океана - НИПИокеанмаш (г. Днепропетровск) - при гроектировании системы размыва рабочего органа установки для кологически щадящей добычи песка УЩДП-1.00.000, при промышленных [спытаниях рабочего органа ГР-2.00.000 в условиях речного іесторождения песка; в закрытом акционерном обществе «Океанмаш -Стройматериалы» - при промышленных испытаниях и эксплуатации становки УЩДП-1.00.000. Методика расчета системы размыва рабочего іргана внедрена в НИПИокеанмаш, где была использована для іроектирования системы размыва рабочего органа.

Годовой экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы при промышленной добыче песка, в ценах 1998 г., ожидается в сумме 9360 грн.

Личный вклад автора: исследован процесс размыва несвязного грунта турбулентной водяной струей в стесненных условиях поддонного забоя и взаимодействие процессов размыва грунта и всасывания полученной пульпы; установлены критерии для моделирования процесса размыва грунта в поддонном забое и их вид; получены аналитические зависимости для определения геометрических параметров поддонной зоны размыва; создана лабораторная установка, проведены лабораторные исследования, определены численные значения эмпирических коэффициентов; установлен факт переменности значения коэффициента расширения струи при размыве грунта в стесненных условиях под поверхностью дна и получено аналитическое выражение для его расчета; обоснован рациональный режим работы грунтозаборногр устройства со струйным транспортным насосом; создана инженерная методика расчета параметров системы размыва рабочего органа установки для экологически щадящей подводной добычи россыпных полезных ископаемых.

Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались на Международной конференции, посвященной 60-летию кафедры горных машин «Сучасні шляхи розвитку гірничого обладнання і технологій переробки мінеральної сировини» (г.Днепропетровск,1997); на международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня основания Национальной горной академии Украины «XXI столетие - проблемы и перспективы освоения месторождений полезных ископаемых» (г.Днепропетровск, 1998); на научно-техническом совете «Екологічні проблеми та особливості експлуатації берегових об'єктів морегосподарського комплексу України» (г. Измаил, 1998); на международной научно-практической конференции «Рациональному использованию земли и океана современную технику и технологии» в НИПИокеанмаш (г.Днепропетровск, 1999).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 печатных работах, в том числе 5 - в научных специализированных изданиях.

Объем и структура работы. Диссертационная работа содержит 178 страниц машинописного текста и состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованных источников, включающего 82 наименования. Текстовая часть иллюстрирована 31 рисунком, содержит 4 таблицы и 8 приложений на 60 страницах.